KR0168852B1 - 무브러쉬 직류 구동시스템을 사용한 사출형성기 - Google Patents

Abstract

서어보 기계장치의 구동시스템에 무브러쉬 직류모터(20, 124, 156, 148, 103, 176, 182)를 활용한 사출성형기에 관한 것이다. 무브러쉬 직류모터는 브러쉬방식의 직류모터가 갖춘 제어의 간단함을 갖추어 저가의 높은 성능을 갖춘 구동시스템을 제공한다.

그리고, 고 분해능력의 엔코더(39)를 사용하고 서어보모터의 속도제어루우프로서 압력을 제어하여, 모터의 코깅형상(Cogging)과 제로(0)속도 진동이 최소로 된다.

Description

무브러쉬 직류 구동시스템을 사용한 사출성형기

제1a도 및 제1b도는 고정자의 코일권선부에 유도된 전자구동력(EMF)과 인가된 전류신호를 교류 동기식 서어보모터와 무브러쉬 직류 모터에 대하여 각각 나타낸 신호를 도시한 파형도.

제2도는 무브러쉬 직류모터에 일반적으로 사용되는 제어회로 요소들을 도시한 블록 다이어그램.

제3도는 무브러쉬 직류모터에 대하여 정상상태와 상각도 증가(Phase Angle Advance)된 속도-토오크 곡선을 도시한 그래프도.

제4도는 일반적인 사출성형기에 사용된 무브러쉬 직류모터를 포함하는 제어시스템을 도시한 개략적인 블록다이어그램.

제5도는 무브러쉬 직류모터가 사용된 한가지 방식의 사출성형기에 사용되는 부품을 전체적으로 도시한 구성도.

제6도는 무브러쉬 직류모터에 사용되는 제어부의 회로성분에 대하여 변경된 실시예를 도시한 블록다이어그램.

제7도는 일반적인 사출성형기에 사용된 무브러쉬 직류모터를 포함하는 제어시스템에 대하여 변경된 실시예를 도시한 개략적인 블록 다이어그램.

* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명

22, 24, 26 : 코일권선부 28 : 회전자

30, 32 : 자석 52 : 전류검지기

66 : 토오크 조절기 87, 88, 89, 90 : 제어장치

124 : 무브러쉬 직류모터 146 : 이동부재

164 : 피드백 장치 170 : 배출장치

172 : 피드백장치 (Feed Back Device)

본 발명은 전기모터 구동방식을 사용하는 사출성형기에 관한 것으로, 보다 상세히는 서어보 기계장치의 구동시스템에 무브러쉬 직류 전기모터를 사용한 사출성형기에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형기는 동력을 발생시키는 구동원으로서 유압시스템을 사용하도록 설계되어 있다.

유압장치는 수년동안 만족할만하게 작동 되어왔다.

상기 유압장치는 상대적으로 염가이고, 사출성형기의 요구사항을 충족시키는 구동력과 속도특성을 갖추며 견고하고 신뢰할만한 장치이다. 그러나, 유압시스템은 몇가지 불리한점을 갖추고 있다. 유압오일은 환경을 오염시키고, 여과장치와 많은 정비시간을 요구하는 것이다. 또한, 유압오일의 누출 위험성이 잠재하고 있다. 상기 유압장치는 작동의 정확성과 반복능력이 제한되고, 유압오일의 온도변화에 따라 작동성능에 변화를 초래한다. 또한, 유압구동장치는 에너지 효율측면에서 바람직하지 못하고, 열교환기와 냉각기를 필요로하여 유압오일로부터 열을 제거함에 따라서 일정한 오일온도를 유지하게 된다. 전기모터의 서어보 구동장치가 40년 이상 사용되어 왔다.

종래방식은 가동자(Armature)에 권선되고 정류자(Commutator)에서 연결된 다수의 코일권선부를 갖춘 브러쉬방식의 직류모터를 사용하여 왔다. 모터가 회전하면, 탄소브러쉬는 연속적으로 가동자의 코일을 동력공급원에 연결한다. 상기 코일권선부를 통해 연속적으로 흐르는 전류는 고정자의 자장에 따라 반응하는 자장을 형성하여 가동자에 토오크를 발생시키고 따라서 가동자의 회전운동 및, 가동자의 코일권선부 구동과 작동을 지속하게 된다.

브러쉬 방식 직류모터의 가장 바람직한 특성은 모터의 몇가지 고유 특성으로된 제어방식의 단순함에 있다. 첫째로 어떠한 인가된 가동자의 전압에 대해서도 속도 및 토오크의 최대 한계값이 설정되고, 일정작동 조건에 따라 속도와 토오크가 반비례관계 즉, 모터부하가 증가되면 속도가 반대로 감소하는 관계를 갖게된다. 둘째로, 토오크는 가동자의 전류와 비례적인 관계를 갖고 있기 때문에 용이하게 조절된다. 마지막으로, 최대 토오크에 대하여 가동자의 전류흐름에 의해 생성되는 자장은 고정자 자장의 양극과 직각관계로 유지된다. 가동자의 정류기는 자동적으로 각 가동자의 코일부를 가동자의 우측에서 접속하여 최적공간을 갖춘 직각관계를 유지하게 된다. 그러나, 구조의 간단함과 바람직한 성능을 갖추고 있음에도 불구하고, 브러쉬 방식 직류모처를 활용하는 서어보 기계장치의 구동부는 브러쉬 점화(Brush Sparking), 브러쉬마모, 브러쉬 정비 및 낮은 속도-토오크파동 때문에 분리한 단점을 갖추고 있다. 또한, 가동자에 전류가 전도되는 코일권선부를 갖추고 있기 때문에, 가동자의 관성에너지를 증가시킬 뿐만 아니라, 가동자의 열을 고정자와 모터 케이싱(Casing)으로 부터 대기로 방출하기가 매우어려운 것이다.

최근 20여년동안, 새로운 서어보모터의 구조가 개발되어 고장이 잦은 브러쉬를 활용하지 않고서도 직류 서어보모터의 구조가 개발되어 고장이 잦은 브러쉬를 활용하지 않고서도 직류 모터의 반비례적인 속도-토오크특성을 주정하는데 성공적이었다. 새로운 구조는 몇 가지 새로운 모터의 기술을 갖추고 있으며 무브러쉬 모터라고 불리운다.

그러나 상기 새로운 구조의 모터가 일반적으로 브러쉬 방식의 직류모터가 갖추고 있는 성능을 갖추고 있기 때문에 무브러쉬 직류모터라고도 불리운다.

엄밀하게 살펴보면, 무브러쉬 서어보 모터의 기술은 교류유도모터, 교류 동기식모터 및, 무브러쉬 직류모터와는 구별된다. 상기 각각의 모터들은 독특한 구조와 독특한 제어이론 및 특유의 작동특성을 갖추고 있다. 높은 성능이 요구되는 서어보 기계장치의 구동부에 교류유도모터를 사용함은 가장 최근에 활용되는 기술이다. 상기 모터는 하나의 짧은 회로를 갖춘 농형(Squirrel-Cage)회전자와, 고정자의 3상(Three Phase)을 갖춘 코일권선부를 갖추고 있다.

서어보 기계장치의 구동부에 사용되는 이 같은 모터의 제어는 매우 복잡하고 고가이며, 무브러쉬 모터의 별도분석은 필요로 하지 않는다. 상기와 같은 유도식 모터제작에 있어서의 변동사항은 농형 회전자를 영구자석을 갖춘 회전자로 교체시키는 것이다. 이러한 모터는 일반적으로 개방 루우프식 동기모드(Open-Loop Synchronous Mode)에서 작동된다.

모터의 피드백(Feed Back)신호없이, 서어보 모터로서의 작동제어는 불가능하며 이에대한 상세한 설명은 생략한다.

무브러쉬 서어보모터의 다른 종류는 교류동기식 서어보 모터이다. 내-외-3상 모터(Inside-Out-3-Phase Motor)의 구조는 희토류 자석물질을 사용하여 자속밀도를 증가시키고 중량을 감소시키도록 된 영구자석을 갖춘 회전자에 의해 형성된 자장을 갖추고 있다.

따라서, 회전자의 관성에너지는 모터의 동적반응(Dynamic Response)을 최적화하도록 감소된다. 고정자는 각각 3상을 갖춘 일반적인 4, 6 또는 8개 또는 회전자의 자석수와 일치하는 다수의 코일권선부를 갖추고 있다. 3상의 전류가 흐르게 되면 회전자의 코일권선부는 회전자의 자석에 의해 발생되는 자장과 상호작용하는 자장벡터(Magnetic Field Vector)발생시키도록 상호작용하여 토오크를 발생시킨다.

상기 회전자의 자장모멘트(Magnetic Moment)와 관련된 자장벡터의 크기와 각도는 토오크이 크기와 방향을 결정하게 된다.

상기 고정자의 코일권선부 구조와 상기 회전자의 영구자석에 포함된 자속밀도 분포는 상기 회전자가 일정속도로 회전할 때 제1a도에 도시된 바와 같은 사인파형의 전자구동력(11)(EMF)이 코일권선부에 유도되도록 작동한다. 상기 유도된 전자구동력(EMF)의 진폭과 주파수는 속도와 비례한다. 만일, 고정자의 코일권선부에 동일진폭과 주파수를 갖춘 3상의 사인파형 전류(15)가 공급되고 제1a도에 도시된 바와같이 120°로, 상에서 변이(Shift)된다면, 회전하는 자장이 고정자의 양극(Pole)에서 발생한다.

상기 자장의 강도(Strength)는 고정자의 코일권선부에 가해진 전류의 진폭과 비례한다.

주어진 전류에서 최대 토오크와 대략적으로 직선관계를 유지하는 토오크전류관계를 얻기위해서는, 각각의 고정자에 인가된 전류의 상 각도(Phase Angle)와, 회전자의 자석에 의해 생성된 자장벡터의 각도 사이의 관계가 일정하게 유지되어야 한다.

따라서, 고정자의 코일권선부에 인가된 사인파형 전류의 상 관계는 제어 되어야만 하고, 각각의 유도된 전자구동력(EMF)과는 동기 상(Synchronous Phase)으로 유지되어야만 한다.

상기 기능을 이루기 위해서는, 피드백 루우프(Feed Back Loop)가 상기 모터 작동과 관련된 정보를 얻기 위하여 모터와 모터제어부 사이에서 폐쇄되어야 한다.

첫째로 피드백 신호가 축(Shaft) 회전방향을 결정하도록 필요하게 된다.

둘째로, 회전자의 축에 대한 즉각적인 순간절대 위치(Instantaneous Absolute Position)를 나타내는 피드백신호가 필요하게 되어 전류신호의 진폭과 상이 적절하게 제어된다. 마지막으로, 모터속도를 측정하는 피드백 신호가 요구되어 속도제어에 사용된다.

대부분의 교류 동기식 서어보모터에 있어서, 상기 세가지 모든 피드백 신호는 증분 분해능력(Incremental Resolution)이 1회전당 2000-4000 펄스범위에 있는 절대적인 고분해 펄스엔코더(Pulse Encolder)또는 리졸버(Resolver)로부터 검출된다.

보다 상세히 설명하면, 교류 서어보 모터가 고정자의 전류를 전기적으로 차단하고 각 상별로 사인파형의 전류파형을 다지탈식(Digitally)으로 발생시키는데에는 매우 복잡한 제어수단이 필요하다.

보다 정확하게는, 교류동기식 서어보모터의 제어부가 브러쉬방식의 직류모터에 사용되는 제어부보다 복잡하다는 것이다.

최근 수년동안, 교류동기식 서어보모터를 사용하는 사출성형기가 제안되었다. 이와같은 장치는 높은 성능을 갖춘 서어보 기계장치의 구동부로 사용되고, 여러 기계장치, 산업로버트 및 기타장치에 구동력 시스템으로서 광범위하게 사용되고 있다.

탁월한 서어보(Servo) 성능을 얻기 위하여, 교류 동기식 모터의 구조가 모터반응시간과 위치분해능력 및 정확성을 최대화 하기 위해 개발되었다. 예를 들면, 특별한 자석물질이 모터의 회전자에 사용되어 무게와 관성에너지를 감소시키는 것이다. 또한, 모터구조는 상대적으로 복잡해지고 모터제어부도 향상된 위치 분해능력과 정확도를 얻기위해 복잡한 정류작동을 제공하도록 개발되었다.

그 결과 높은 성능은 얻어지게 되었지만 고가의 제작비와 더불어 보다 복잡한 제어부가 요구된다.

높은 서어보 성능을 위해서 요구되는 교류동기식 모터의 보다 간략화된 구조는 모터가 제한된 출력을 갖추게 되었다.

결과적으로, 보다 큰 구동력을 필요로 하는 장치에 사용되는 경우에는 다수개의 모터가 하나의 구동시스템에 사용되도록 결합되어야 한다.

본 발명은 사출성형기에 전기 모터 구동장치의 특장점을 사용하여 제어부의 복잡성과, 고가의 제작비 및 교류동기식 모터의 원천적인 구동력 제한 문제점을 제거하도록 된 것이다.

교류동기식 모터와는 반대로, 무브러쉬 직류모터는 코깅현상(Cogging)과 저속에서의 토오크 파동 및 일반적으로 위치작동의 정확성과 반복성이 교류 서어보 모터보다 성능이 저하되기 때문에 높은 성능을 발휘하여야 하는 서어보 기계장치의 구동부로서 사용되지 않고 있다.

그러나, 토오크 파동을 최소화하므로서, 무브러쉬 직류모터는 사출성형기에 서어보 기계장치의 구동부로서 효과적으로 사용가능하다.

본 발명의 목적과 특장점을 견고하고, 간단한 구조로, 저가로 제작될 수 있는 신뢰할 만한 모터 제어부를 갖춘 무브러쉬 직류모터가 사용된 구동부를 포함한 사출성형기를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또다른 목적은 하나의 구동장치로서 필요한 구동력을 발생시키기위해 두 개 또는 그이상의 모터를 결합시키지 않고도 1000톤 또는 그이상의 결합력을 제공할 수 있도록 사출성형기의 모든 범위에 대해 사용되는 무브러쉬 직류모터로된 구동부를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 사출성형기에 요구되는 성능 요구사항보다 향상되거나 동일한 성능을 발휘하도록 무브러쉬 직류모터로된 구동부를 갖춘 사출성형기를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적과 특장점은 일반적인 사출성형기에 사용되는 다른 폐쇄루우프 구동력 시스템과 마찬가지로, 조임장치와 배출장치 및 사출장치의 구동부로서 무부러쉬 직류모터를 갖춘 사출성형기를 제공함에 있다.

무브러쉬 직류모터에서, 고정자(Stator)는 영구자석으로된 회전자(Rotor)의 자석수와 일치하는 3상으로 된 다수의 코일권선부로 구성된다. 회전자에 장착되는 자석들은 일반적으로 세라믹 자석(Ceramic Magnets)이다.

고정자에 설치된 코일권선부와 회전자에 설치된 영구자석은 회전자에 자속밀도 분포(A Distribution of Fluk Density)를 형성하여 상기 회전자가 일정속도로 회전될 때, 제1b도에 도시된 바와같은 사다리꼴 전자구동력(EMF)파형이 고정자의 코일권선부에 유도된다. 각 상(Phase)별로 사다리꼴 전자구동력(EMF)의 누적효과는 고정자의 유도전류에 대하여 대략적으로 평편형의 파형을 생성하는 것이다.

제1b도에 도시된 직사각형 전류 차단신호(Current Block Signal)(19)가 고정자의 코일권선부에 인가되면 일정한 토오크 (Constant Torque)가 생성된다. 상기 전류의 차단작동은 제1a도에 도시된 교류서어보 모터에서 180°에 걸쳐 연속적인 사인파형 전류의 인가와는 반대로 120°에 걸쳐 불연속적으로 인가됨을 알 수 있다. 하나의 코일권선부로부터 다른 코일 권선부로의 이러한 불연속적인 전류의 정류현상(Commutation)은 무브러쉬 직류모터의 코깅특성(Cogging Characteristic)에 주된 원인이 있다.

상기 전자구동력(EMF)의 진폭은 속도와 비례하고; 상기 속도는 고정자의 코일권선부에 인가된 신호의 전압진폭을 제어함에 의해서 조절된다. 고정자에서 전류차단의 진폭은 발생된 토오크와 선형적으로 비례하고 상기 발생된 토오크를 제어한다. 회전자의 위치와는 무관하게 균일한 토오크 생성을 위해서는 전류의 정류현상이 예정된 회전자의 각도에 따라서 발생되어야만 한다. 이러한 각도들은 고장자에 장착된 3개의 호올 효과 검지센서(Hall Effect Sensors)에 의해 검지되고, 모터제어부로 피드백(Feed Back)정보를 제공하여 모터의 회전자 전류를 절환(Switch)하게 된다. 또한, 염가의 저분해성 타코미터(Tachometer)가 회전자의 속도신호를 제공하도록 사용가능한다.

정류작동 논리로 보면, 무브러쉬 직류모터의 전류-토오크특성 및 전압-속도 특성은 브러쉬방식의 지류모터의 특성과 거의 유사하다. 결과적으로, 무브러쉬 직류모터에 대한 조절회로는 매우 간단하고, 브러쉬 방식의 직류모터 구동에 대한 조절특성을 호환하도록 구성될수 있다.

제2도는 전형적인 무브러쉬 방식의 직류모터 제어에 대한 기본 요소들을 도시한 블록 다이어그램이다.

모터는 단극모터(Single Pole Motor)로서 20으로 도시되어 있고 원통형 고정자 하우징(도시안됨)에 WYE배열로 권선된 3개의 코일권선부(22, 24, 26)를 갖추고 있다. 상기 코일권선부는 원하는 모터성능에 따라 델타(Delta)배열로 연결될 수도 있다. 회전자(28)는 고정자 하우징내에 회전 가능토록 장착되고, 원주상에 직경방향으로 장착된 자석(30, 32)을 갖추어 두 개의 서로다른 자기극(Magnetic Pole)를 갖추고 있다.

3개의 호올 효과 검지센서(34, 36, 38)는 소정자 하우징에 장착되고, 회전자의 자기극이 상기 검지센서를 지날때마다 회전자위치 피드백 신호를 발생한다.

제1b도에 도시된 바와같이 시간에 대한 사다리꼴 전자구동력(EMF)파형을 얻기위하여, 무브러쉬 직류모터의 구조는 고정자의 코일권선부 크기와 회전자의 자석형상, 크기 및 위치와, 회전자와 고정자사이의 공간 등을 고려하여야만 한다. 상기 호올 효과 검지센서(34, 36, 38)는 고정자 하우징내에 정확하게 위치되어 회전자위치 피드백신호를 발생하고 따라서 정확한 시기에 유도된 사다리꼴 EMF 파형에 비례하여 고정자의 코일권선부로 인가된 전류신호를 절환하게 된다.

따라서, 자장의 이상적인 공갖구획을 유지하기 위한 상기 전류의 절환 또는 정류작동은 모터제작에 있어서 필수적인 사항이며, 별도로 분리조절될 필요는 없다.

비록 단극모터가 도시되었지만, 일반적인 4, 6또는 8극(Pole)모터가 사용가능하다. 이 의미는 각각 3상을 갖추고 상기 극수와 일치하는 다수의 코일권선부를 갖출수 있고, 회전자도 상기 모터의 극수와 일치하는 자석수를 갖출수 있다는 것을 의미한다.

그러나, 3개의 호올 효과 검지센서는 모터에 사용된 극수와는 무관하게 동일수로 사용된다. 호올 효과 검지센서는 염가로서 효과적으로 원하는 회전자의 위치 피드백 신호를 발생하는 위치 검출센서로서 사용가능한 이점이 있다.

제2도는 도시된 모터는 고정자 하우징에 장착된 호올 효과 검지센서(42)(44)에 의해 이루어지고, 회전자 원주에 동일한 크기를 갖추도록 된 자석회전자 마커(Magnetic Rotor Marker)(40)로 작동되는 다른 피드백 성능을 갖출수도 있다.

각각의 호올 효과 검지센서(42)(44)로 각각은 자석 회전자 마커(40)가 지나칠 때마다 출력신호를 생성한다.

따라서, 호울 검지센서(42)(44)와 회전자 마커(40)는 염가의 피드백 장치로서 1회전당 100-300 펄스범위내에서 분해능력(Resolution)을 갖추고 있다.

상기 센서(42)(44)로 부터의 출력신호는 모터의 각속도와 회전방향을 결정하도록 사용된다.

정류기(50)는 3상 입력신호에 반응하여 양(+)의 부스(Bus)와 음(-)의 부스(Bus)에 각각 +,- 직류전압을 생성시킨다. 전류검지기(52)는 모터의 고정자에 형성된 코일권선부(22, 24, 26)를 통하여 흐른 전체 전류의 합산량을 검지하여, 출력라인(54)에 전류 피드백신호를 제공한다. 인버터(56)는 개방회로 상태로 부터 + 또는 -부스(Bus)로 고정자의 각상을 절환시키도록 된 동력 트랜지스터 브리지(Power Transistor Bridge)로 구성되어 있다. 회전자의 하나의 코일권선부에 대한 일반적인 트랜지스터 브리지(58)가 도시되어 있다. 각 트랜지스터 브리지의 듀티사이클(Duty Cycle)은 상기 호올 효과 검지센서(34, 36, 38)로 부터온 회전자의 위치 피드백 신호에 따라 인버터 구동논리회로(Inverter Drive Logic)(60)에 의해 제어된다. 인버어터 구동논리회로(60)는 펄스 폭 변조기(62)에 의해 제어된다. 전류조절기(64)는 토오크 조절기(66)또는 속도 조절기(68)로부터 인가된 신호에 따라 펄스-폭-변조기로 명령신호를 발생시킨다.

상기 설명된 바와같이, 모터속도와 토오크를 제어하는 것이 일반적으로 바람직하다. 상기 속도조절기(68)는 입력라인(74)의 원하는 속도명령신호에 따라 작동하고, 상기 원하는 속도신호를 방향제어회로(72)로 부터온 각속도 피드백 신호와 비교하여 라인(69)에 속도에러 신호(Velocity Error Signal)를 생성한다.

상기 속도 에러신호는 원하는 또는 설정신호와 모터의 실제 각속도 사이의 차이를 나타내는 아날로그 신호(Analogue Signal)이다.

토오크조절기(66)는 일반적으로 무브러쉬 직류모터에 사용되지 않기 때문에 따라서 모터 제어작동의 설명에서 제외한다. 그러므로 라인(69)에서의 속도에러 신호는 전류검지기(52)로 부터온 전류 피드백신호가 연결된 전류 조절기(64)로 효과적으로 또한 직접 연결된다. 전류조절기(64)는 피드백신호와 속도에러 신호의 합산량을 나타내는 출력을 펄스폭 변조기로 발생시킨다. 펄스폭 변조기가 상기 모터로 전압을 증가시킴에 따라 각속도는 증가되고 모터에 의해 사용되는 전류는 증가하게 된다. 일정기간 후에, 속도 에러신호는 제로(0)로 감쇠되고, 증가된 저류 피드백 신호는 전류조절기와 펄스폭 변조기를 우너하는 수치로 인가된 전압과 모터속도로 유지하도록 작동시킨다.

상기 설명되었듯이, 원하는 속도와 토오크값을 얻기위하여, 인가된 전압과 전류의 흐름을 각각 고정자의 코일권선부에서 제어함이 필요하다. 상기 동력 트랜지스터 브리지(58)는 단지 고정된 양(+) 과 음(-) 직류 전압사이에서 절환되는 능력만을 갖추고 있다. 따라서, 상기 제어장치 원하는 전압과 전류값을 얻기 위하여 공지된 펄스폭변조 기술을 사용하고 있다. 상기 트랜지스터 브리지의 듀티사이클을 호올 효과 검지센서(34,36,38)로 부터온 회전자의 위치 피드백 신호에 따라 제어된다. 상기 브리지에서 트랜지스터의 작동중에, 펄스폭변조기는 다수의 온-오프(ON-OFF)신호를 인버터 구동회로(60)로 발생시켜 동력 트랜지스터가 상기 듀티 사이클의 작동중에 온-오프 절환작동되게한다. 상기 결과로 트랜지스터가 고정된 양(+) 또는 음(-)전압으로 절환되어도; 상기 듀티사이클 작동시간 후에 상기 작동시간중의 평균전압은 강하된다.

평균전류치는 상기 듀티사이클 작동시간후에, 브리지 트랜지스터의 작동시간중에 흐르는 전류의 평균치에 의해 결정된다. 따라서, 펄스폭 변조를 통해, 상기 고정자의 코일권선부로 흐르는 원하는 인가전압과 전류가 얻어질수 있다. 그 결과, 제1b도에 도시된 바와같이 각상별로 전류의 차단작용에 따라 전류조절기의 출력에 의해 형성된 크기를 갖춘 모터전류의 합산치를 생성하게 된다.

비록, 토오크 제어가 사용되지는 않지만, 무브러쉬 직류 모터는 토오크제어로 조절가능하다.

상기 상태에서, 토오크조절기(66)는 입력라인(76)의 토오크 한계 신호와 라인(69)의 속도 에러신호에 따라 반응하고 속도 에러신호를 토오크 제한신호로 제한한다.

보다 상세히는, 정상작동하에서, 속도 및 토오크가 설정되면, 라인(69)의 속도에러신호가 라인(76)의 설정 토오크신호를 초과하지 않는다고 가정한 상태에서, 모터제어부는 모터를 설정속도까지 상승시키게 된다. 모터의 부하가 증가되면, 속도는 감소하기 시작하고, 속도에러신호는 증가한다. 전류조절기는 보다 많은 전류를 공급하여 모터가 지시된 속도로 복귀하도록 작동한다.

부하가 증가됨에 따라 상기 속도에러신호는 입력라인(76)의 토오크 한게신호에 의해 설정된 제한치에 도달하게 된다. 이점에서 모터는 토오크 제어상태에 있게된다. 전류조절기(64)는 펄스폭변조를 제어하여 상기 토오크 한계치와 일치하는 모터의 전류와 토오크를 설정하게 된다.

상기 토오크 한계신호는 변화될 수 있고, 그에따라 전류의 흐름과 모터토오크가 변환된다. 토오크제어기가 사용되지 않을 경우 상기 설정 토오크신호는 최대치로 설정된다.

상기 펄스폭 변조기의 제어부는 속도제어기 또는 토오크 제어기에 따라 제어가능하거나 또는, 속도와 토오크 에러신호에 따라 제어가능하다. 상기 경우에서, 상기 제어부는 속도와 토오크에러신호사이에서 절환되어 상기 에러신호의 단계와 다른 모터조건에 따라 변화될 수 있는 제어신호로서 상기 두 개의 신호중에 하나를 선택하게 된다.

교류 동기식 모터의 제어부에 사용되는 전체적인 블록다이어그램은 제2도에 도시된 무브러쉬 직류모터의 제어부에 사용되는 블록다이어그램과 매우 유사하다.

비록, 상기 각각의 블록다이어그램의 제어요소가 유사한 기능을 가졌지만, 상기 각각의 블록을 포함하는 특정회로요소(Elements)는 서로다른 모터에 대하여 현저히 다르다. 상기 교류 서어보모터는 일반적으로 보다 큰 전류를 요구하고 고품질의 제어회로 요소를 요구하는 보다 복잡한 전류의 흐름 동역학(Flow Dynamics)을 갖추고 있다.

보다 현저한 차이점은 아래와 같다.

첫째로, 무브러쉬 직류모터의 세라믹자석은 교류서어보 모터에서 희토류자석으로 교체되어 자속(Flux)을 증가시키고, 개선된 서어보모터의 성능을 위해서 회전자의 관성에너지를 감소시킨다.

둘째로, 고정자의 호올 효과 검지센서와 무브러쉬 직류 모터의 저분해 회전자 엔코더(Encoder)가 교류 서어보모터에서 고분해 광학 회전자 엔코더 또는 리졸버(Resolver)로 교체되어 고분해 위치의 절대 피드백신호(Absolute Feed Back Signal)가 얻어진다. 고분해 절대위치 피드백신호는 교류서어보모터의 제어부가 정확한 전류절환신호를 발생하여야만 하기 때문에 또한, 상기 회전자의 회전 증가분에 대하여, 각 3상별로 전류신호의 사인파형 엔코딩을 수행하여야 하기 때문에 요구된다.

셋째는, 사인파형 전류구동을 얻기위하여, 펄스폭변조기와 무브러쉬 직류모터의 인버터 구동회로는 교류 서어보모터에서 현저히 보다 복잡한 정류회로(Cummutation Circuit)로 대체된다.

이와같은 회로는 먼저 모터속도를 제어하기위하여 각상별로 사인파형 전류의 교차점을 형성한다.

상기 교차점은 듀티사이클과 인버터 트랜지스터 브리지의 절환작동을 형성한다. 다음 제1a도에 도시된 바와 같이 사인파형 전류파형(15)이 요구되기 때문에, 정류회로(Commutation Circuitry)는 회전자의 각 위치(Angular Position)증분과 반응하여 펄스폭변조기를 제어하고, 따라서 상기 사인파형에 대한 적절한 전류의 크기가 각상별로 발생된다. 따라서, 상기 리졸버의 절대회전 증가분과 일치하여, 사인형 전류파형의 증가분이 각상별로 다른상과 적절한 상관계를 유지하면서 생성된다. 최종적으로, 교류서어보모터의 제어부가 전류조절기로부터온 신호에 응답하여 모터내에서 원하는 전체 전류의 합산값을 생성하게 된다.

상기 설명된 교류 서어보모터에 대한 제어기능은 무브러쉬 직류모터에서 요구되는 간단한 제어기능 즉 정류작동이 고정되고 호올 효과 검지센서로부터 얻어지는 기능보다 실행하기에 보다 복잡하고 어려운 것이다.

또한, 무브러쉬 직류모터제어에서의 펄스폭변조기는 연속적으로 하나의 듀티사이클내에서 전류신호의 크기를 변조시킬 필요가 없다. 반면, 단지 듀티사이클을 통해 하나의 고정된 진폭만을 변조시키고 상기 변조작동은 3가지상 모두에 대하여 동일하다.

따라서 무브러쉬 직류모터와 교류 서어보모터에 대한 전체 제어시스템의 블록 다이어그램이 매우 유사한듯하여도, 회로요소(Circuit Elements), 작동 및 제어되는 과정에는 현저한 차이점이 있는 것이다. 상기 결과는 교류 서어보모터의 제어작동이 보다 현저히 복잡한 제어작동을 요구하고 보다 특별한 회로요소가 요구되며, 제작단가도 현저하게 높아지게 된다.

제4도는 전형적인 사출성형기에 구동원으로서 사용된 무브러쉬 직류모터의 개략적인 블록다이어그램을 도시하고 있다. 사출성형기의 제어부(104)는 작동자용 푸쉬버튼(Pushbutton)과 입력스위치(85) 및 표시장치(86)을 갖춘 운전실(84)로 연결된다. 상기 운전실의 표시장치(86)는 사출성형사이클의 단계에 대하여 실시간(Real Time)정보를 제공하는 표시등 또는 컬러 음극선관(Color Cathode Ray Tube) 또는 다른 패널 표시장치(Panel Display)를 갖추고 있다.

상기 제어부(104)는 폐루우프성능(Closed Loop Capability)을 갖춘 신시내티 미라크론 주식회사(Cincinnati Milacron Inc.)에 의해 제조 판매된 사출성형기의 제어부(Camac 시리즈 중의 하나)이다. 이와같은 제어부의 일례는 참조로 인용된 미국특허 제4,745,541호에 개시되어 있다. 상기 제어부(104)는 기본적으로 논리처리장치(71)와 이와 연결된 프로그램 및 데이터 저장장치(73)로 이루어져있다.

상기 저장장치(73)는 일반적으로 논리처리장치(71)에 사용되는 작동시스템용 프로그램을 저장하는 기억장치와, 사출성형기의 작동사이클을 제공하기위해 논리처리장치에 의하여 실행되는 일련의 논리지시사항을 저장하는 기억장치를 갖추고 있다. 상기 논리 지시사항은 일반적으로 저장장치(73)내의 틈(Rom)기억장치에 미리 프로그램되어 저장된다. 상기 저장장치(73)는 또한, 원하는 작동사이클을 수행하기에 필요한 데이터를 저장하는 기억장치를 포함한다. 상기 데이터는 원하는 위치, 속도, 온도 및 압력 또는, 원하는 제품을 생산하도록 사출성형기를 작동시키는데 요구되는 설정점(Set Points)또는 한계점(Limits) 등을 나타내는 데이터 등이다. 운전자는 운전실(84)을 통해 설정점 데이터를 수정할 수 있다.

논리 지시사항을 실행함에 있어서, 논리처리장치(71)는 작동사이클을 구동하는 적절한 모터제어부 및 기타의 다른 기계장치에 입출력장치(77)를 통해 속도, 토오크, 및 다른 설정점 명령신호를 발생, 전달시켜 사출성형기의 실시간 작동(Real Time Function)을 제어한다. 상기 논리처리장치(71)는 사출성형기로부터 위치, 속도, 압력, 온도 및 기타의 신호를 받아 베어루프 처리장치(Control Loop Processor)(75)와 함께 사출성형기의 작동사이클을 변경시키거나, 현재의 설정점신호를 종료시키거나 그리고/또는 새로운 설정점신호를 사출성형기로 전달하여 작동사이클을 지속하도록 작동한다.

상기 저장장치(73)는 또한, 논리처리장치(71)와 제어루프처리장치(75)에 의해 공유되는 이중포트(Dual Port)의 기억장치(53)를 갖추고 있다.

상기 제어루프 처리장치의 한가지 기능은 제어부(104)에서 서어보루프를 폐쇄시키는 기능이다. 예를들면, 상기 제어루프 처리장치(75)는 이중포트의 기억장치로부터 속도명령신호를 판독하여 완충장치(Buffer)(63)에 저장한다. 상기 완충처리된 속도명령신호는 제어장치로(87)로 전달되어 조임장치(Clamp Unit)의 작동을 지시하고, 조임장치의 위치를 나타내는 라인(Line)(98)의 위치 피드백신호가 입출력장치(77)를 통해 입력된다. 상기 제어루프 처리장치(75)는 저장장치(73)의 이중포트를 갖춘 기억장치내에 저장되어 미리 프로그램된 위치 설정신호와 함께 상기 위치 피드백신호를 가산가(Adder)(65)내에서 대수적으로(Algebraically)가산한다.

상기 합산값이 제로(0)인 경우, 즉, 조임장치의 실제위치가 프로그램된 위치와 동일한 경우, 상기 제어루프 처리장치(75)는 제어장치(87)로 전달되는 현재의 속도지시 신호를 종료시키거나, 완충장치(63)으로 새로운 속도 지시신호를 제공한다.

이와유사하게, 압력 피드백신호는 사출장치(102)에 설치된 사출나사의 압력을 검지하는 압력변환기(168)로부터 입출력장치(77)를 통해 입력된다. 아날로그식(Analogue)압력 피드백시호는 이와 일치하는 디지탈 신호로 변환되어 가산기(65)에서 프로그램 및 데이터 저장장치(73)의 이중포트를 갖춘 저장장치내에 저장되고 프로그램된 압력설정점 또는 한계점 신호와 함께 대수적으로 가산되거나 비교된다. 만일, 실제압력이 압력한계값을 초과하면, 압력차이를 나타내는 에러신호가 신호수정기(Signal Modifier)(51)에 의해서 완충장치(63)내의 속도지시신호를 수정하거나 감소시키도록 된다. 상기 제어루프 처리장치는 디지탈이나 아날로그 기술을 사용하여 구현된다. 상기 제어부(104)는 다른 성분, 성능 및 기능을 갖추고 있지만 이러한 기능에 대한 상세한 설명은 본 발명을 이해함에 있어서 필요한 사항은 아니다.

상기 사이클의 적절한 시점에 있어서, 속도 및 토오크설정점 신호가 모터의 제어장치(87,88,89 및 90)로 전달된다.

이러한 제어장치는 제2도에 도시된 제어장치와 구조 및 작동방법이 일치한다. 상기 조임모터용 제어장치(87)의 작동방법을 간략히 요약하면, 조임모터용 제어장치의 속도제어부가 입력라인(92)의 속도지시신호와 제1구동부를 이루는 무브러쉬 직류모터(124)로부터 전달되는 라인(93)의 속도피드백신호에 반응하여 속도에러신호를 발생시킨다. 이와 유사하게, 제어장치(87)내에서는, 토오크 제어부가 입력라인(91)의 토오크 한계신호와 제어장치(87)내에서 발생된 모터용 전류 피드백신호에 따라서 토오크에러 신호를 발생시킨다. 펄스폭변조기는 상기 제어장치(87)에의해 결정된 바와같은 상기 에러신호의 하나 도는 두가지 신호에 따라 변조된 출력신호를 인버터 구동논리회로로 발생시킨다. 상기 제어장치(87)내의 인버터 구동논리회로는 클램프용 모터(124)에 부착된 호올효과 검지센서에 의해 생성된 입력라인(94)의 회전자 위치신호에 따라 인버터 동력 트랜지스터의 절환작동을 제어하고 따라서, 상기 클램프용모터(124)의 고정자에 부착된 코일권선부와 연결된 라인(95,96 및 97)에 3상의 구동신호를 발생시킨다.

상기 모터(124)는 조임장치(100)와 기계적으로 연결되어 클램프 부재사이에서 상대운동을 발생시킨다. 위치피드백 장치(132)는 상기 조임장치와 연결되어 이동가능한 클램프부재의 위치를 나타내는 위치 피드백신호를 라인(98)에 발생시킨다.

또한, 제어장치(87)는 제어부(104)로 모터(124)의 각속도를 나타내는 속도 피드백신호를 발생시킬수도 있다. 비록, 속도 피드백신호가 상기 제어장치중의 하나 또는 모두에 의해서 생상가능하지만, 제4도에는 라인(101)에 사출모터용 제어장치(89)에 의해 생성된 속도피드백 신호만 도시되었다.

제어장치(88,89,90) 및 각각 서어보모터(156,148,103)의 작동방식은 클램프모터용 제어장치(87)와 상기 설명된 무브러쉬 직류모터(124)의 작동방식과 유사하다.

압력작동중에서 사출장치를 제어하는데 사용되는 하나의 또다른 신호는 제어부(104)로 입력되어 압력을 직접측정하는 압력피드백신호이다.

제5도는 무브러쉬 직류모터가 부착된 사출성형기를 나타낸다. 상기 사출성형기는 조임장치(100)와 사출장치(102)가 받침대(105)에 각각 장치된 구성으로 되어있다.

조임장치(100)는 직사각형 고정대(108,110)로 이루어지고 고정대의 모서리에 4개의 고정바(Tiebar)로 연결되어 있다. 두 개의 고정바(112,114)는 도시되어 있다. 상기 고정바는 이동대(116)에 대한 안내대 역할을 한다. 성형부재(118,120)는 이동대(116)와 고정대(110)와 고정대(110)에 각각 고정되고, 상기 클램프가 조임위치에 있는 경우, 성형공간(122)이 성형부재사이에 형성된다.

개폐구(123)가 성형부재(120)와 고정대(110)를 관통하여 형성되어 액상의 합성수지를 성형공간(122)으로 분사가능토록 한다. 상기 이동대는 고정대(108)에 장착된 무브러쉬 직류모터(124)에 의해 작동된다. 상기 모터는 벨트연결장치(127)에 의해 보올나사부(Ball Screw)(126)로 연결된다.

기어구동 도는 다른 기계적 연결장치가 사용가능하다. 상기 보올 나사부의 너트(128)는 토글 기계장치(Toggle Mechanism)(130)내에 장착되어 모터(124)가 상기 조임장치를 구동하는데에 기계적 장점을 제공하게 된다 선형 전위차계(Linear Potentiometer)와 같은 위치피드백장치(132)가 고정대(108)에 대한 이동대(116)의 위치를 나타내는 신호를 발생시킨다.

사출장치(102)는 사출나사부(142)가 회전하여 이동가능토록 장착된 관형몸통(140)으로 이루어진 사출구조를 갖추고 있다. 상기 나사부는 고정부재(144)에 회전가능토록 고정되고 상기 나사부(142)의 일축은 이동부재(146)에 회전가능토록 고정된다.

상기 나사부의 회전운동은 상기 나사부와 벨트연결장치(150)로 연결된 모터(148)으로 이루어지고 상기 연결장치는 다른 적절한 기계식 연결장치로도 대체 가능하다. 상기 이동부재(146)는 한쌍의 평행안내바(152)에 끼워져서 고정부재(144)와 (154)사이에 연결된다. 상기 고정부재(154)에 장착된 무브러쉬 직류모터(156)은 벨트연결장치(160)또는 이와유사한 연결장치에의해 보올나사부(158)와 연결된다.

보올나사부의 너터(162)는 이동부재(146)에 장착되고, 따라서 모터(156)는 이동부재(146)와 사출나사부(142)를 고정대(110)로 향하거나 또는 멀어지도록 직선형 운동 시키게 된다. 상기 이동부재(146)의 위치를 나타내는 위치 피드백신호는 선형 전위차계로 도시된 바와 같은 피드백 장치(164)로부터 얻어진다.

제4도 및 제5도에는, 사출성형기에 사용되는 몇가지 다른 모터가 도시되어 있다. 상기 배출장치(170)는 상기 성형부재와 일체로되고, 성형부재가 개방되면 성형완료된 성형물을 배출한다. 상기 배출유니트는 무브러쉬 직류모터(103)과 연결되어 제어장치(90)로 연결된다. 상기 제어부(104)는 제어장치(90)로 사출성형 사이클중의 적절한 시기에 그리고, 피드백장치(172)로부터 배출유니트의 위치 피드백 신호에 따라 속도설정점 신호를 발생시킨다.

배출 유니트는 서어보제어 상태에서 서로다른 성형물의 요구조건과 작동방식을 수용하게 된다.

주형높이 조절유니트(Die Height Unit)(174)는 제5도에 도시된 고정바와 고정대(108)에 일체로 형성된다.

주형높이 조절유니트는 토글 기계장치(130)와 이동대(116)를 포함하여 고정대에 대하여 이동대(116)의 공간위치를 수정하고 따라서 서로다른 두께를 갖춘 성형물이 폐쇄위치에 있을 때 상기 성형물을 수용하도록 된다. 상기 주형높이 조절유니트는 모터구동기(178)와 연결된 직류모터(176)에 의해 제어된다. 상기 주형높이 조절작동은 운전자에 의해 수동으로 조절되어 제어부(104)가 모터구동기(178)에 정.역전 지시신호를 발생시키게 된다.

사출 활주대(180)는 받침대(105)에 형성된 트랙(Track)(도시안됨)위에 설치되어 사출장치(102)를 정체적으로 지지하고, 따라서 사출장치가 고정대(110)로부터 멀어지거나 접근하도록 작동시킨다.

상기 사출활주대는 모터구동기(184)와 연결된 직류모터(182)와 기계적으로 연결된다. 다시 설명하면, 상기 사출활주대의 작동은 운전자에 의해 수동으로 제어되어 제어부(104)가 모터구동기(184)로 정.역전 지시신호를 발생시키게 된다.

제4도 및 제5도에는 조임장치(100)가 닫힌위치에서 최초로 시작하는 작동사이클이 간단하게 도시되어있다. 상기 작동사이클을 설명하면 아래와 같다. 고체형상의 열합성수지, 열경화성수지 또는 그밖의 물질이 호퍼(Hopper)(166)로부터 사출나사부(142)에의해 액상의 합성수지용액으로 소성화되고 상기 나사부의 전단부로 진행된다.

상기 소성시간은 관형몸통(140)에 원주방향으로 감겨진 열선(141)수를 증가시켜 보다많은 열을 관형몸통(140)가함으로써 단축될 수 있다. 사출사이클을 시작하기 위하여, 상기 제어부(104)는 이동부재(146)와 사출나사부(142)를 고정대(110)로 이동시키기위해 모터(156)로 속도지시를 발생시킨다.

제어부(104)에 의해 주어진 몇가지 속도지시신호는 고정대(110)에 대한 사출나사부(142)의 위치함수로서 위치 피드백장치(164)에 의해 검지되어 상기 사출나사부(142)의 선형속도를 제어한다. 사출나사부(142)가 관형몸통(140)내에서 고정대(110)를 향해 직선형으로 이동되면, 액상의 합성수지물은 오리피스(Orifice)와 개폐구(123)를 통해 성형공간(122)으로 분사된다. 상기 사출나사부(142)의 선형이동의 한계점에 해당하는 사출나사부의 위치가 위치 피드백장치(164)에의해 검지되고, 제어부(104)는 충전사이클(Pack Cycle)로 바뀐다.

상기 제어부(104)는 미리 예정된 시간에서 충정사이클로 전환되거나 압력 피드백장치(168)에의해 측정된 압력이 예정된 압력한계값을 초과할 때 전환된다. 상기 연속적인 충전 및 지지사이클(Pack and Hold Cycle)에서의 사출사이클 도중에, 사출모터용 제어장치(88)에는 제로(0)의 속도신호와 최대 토오크 지시신호가 발생된다. 이러한 신호들은 사출나사부가 사출, 충전, 지지사이클 도중에 사출나사부에 가해지는 선형 구동력의 발생에 따라 회전하는 것을 방지하기위해 필요하다.

충전사이클중에, 상기 제어부는 일정시간동안 속도 지시신호와 하나또는 그이상의 토오크 지시신호를 발생시킨다.

이러한 목적은 합성수지물을 성형기내로 밀어넣어 충진과정을 완료시키기 위함이다. 제어장치(88)는 모터(156)로 전류를 인가하여 속도지시를 얻게된다. 그란, 토오크와 비례하는 모터전류 피드백 신호에 따라 모터토오크용 상기 제어부는 전류를 제한하여 상기 지시된 토오크가 초과되지 못하도록 한다. 일정시간후에, 충전사이클의 완료를 표시하면서 제어부(104)는 지지사이클로 전환된다.

다시설명하면, 제어부는 일정시간동안 예정된 속도 지시신호와 하나또는 그이상의 토오크지시신호를 발생시켜 지지사이틀 도중에 토오크 제한형상(Torque Limit Profile)을 발생시킨다. 상기 지지사이클의 완료를 나타내는 일정시간 후에, 제어부(104)는 냉각사이클(Cooling Cycle)로 전환되어 성형된 물질이 냉각되는동안 어떠한 토오크 도는 속도 지시신호로 발생하지 않게 된다.

상기 냉각사이클중에, 제어부(104)는 제2구동부를 이루는 사출모터(148)가 새로운 합성수지물을 사출나사부(142)의 전단부로 이송시키도록 구동되는 사출사이클(Extruder Run Cycle)을 시작한다. 동시에, 제3구동부를 이루는 모터(156)는 액상의 합성 수지물에 소정의 압력을 유지하거나 사출나사부(142)에 소정의 배압(Backpressure)을 유지하면서 상기 사출나사부(142)를 고정대(110)로 부터 멀어지도록 작동시키게 된다. 제어부(104)는 제어장치(88)로 속도지시를 발생시켜 사출나사부(148)가 회전함으로써 보다 많은 합성수지물을 소성화시키고 오리피스와 인접된 사출나사부의 전단부로 이송시키도록 사출 나사부(142)를 작동시킨다.

동시에, 상기 제어부는 제어장치(88)로 제로(0)속도지시와 토오크 제한지시를 발생시켜 모터(156)가 회전방지되고 사출나사부(142)에 소정의 배압을 유지하도록 한다. 사출나사부의 전단부에 압력이 형성되면, 제아장치(88)는 보다 많은 전류를 모터(156)로 공급하여 제로(0)속도를 유지시키고 즉, 상기 모터를 외전방지시키게 된다.

제어장치의 전류검지기가 토오크 지시보다 큰 토오크를 나타내는 전류를 검지하면, 제어장치(88)내의 토오크 제어부가 속도제어부를 무시하고 상기 모터가 회전하게 된다. 상기 코너의 회전작동은 사출나사부(142)를 고정대(110)로부터 멀어지도록 이동시키고, 지시된 토오크 한계값으로 배압을 감소시킨다. 결과적으로, 사출나사부(142)가 회전하여 일정량의 합성수지액을 형성하면, 상기 사출나사부는 고정대(110)로부터 멀어져서 상기 사출나사부에 일정배압을 유지하게 된다.

제어부(104)는 피드백장치(164)에 의해 검지된 사출나사부(142)의 위치함수로서 제어장치(89)에는 하나 또는 그 이상의 속도지시와 제어장치(88)에는 하나또는 그이상의 토오크지시를 발생시키게 된다.

상기 사출나사부(142)가 예정된 최종위치에다 다르게 되면, 상기 제어부는 사출모터(156)의 작동을 중단시키고 제어장치(88)로 속도지시를 발생시켜 상기 사출나사부를 조금더 이동시켜 액상의 합정수지물로 부터 압력과 상기 사출나사부(142)로부터 배압을 제거한다.

냉각사이클의 끝부분에서 제어부(104)는 모터(124)로 속도지시신호를 발생시켜 이동대(116)를 고정대(110)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키고 따라서 주형을 열게된다. 서로다른 속도지시신호가 이동대(116)의 위치에 따라 위치피드백장치(132)에 의해 검지된 바와 같이 이동대(116)의 감속작동중에 소정의 가속작동을 발생시키도록 주어질수 있다.

상기 주형이 개방된 도중에, 제어부는 속도지시신호를 성형부재(118)에의해 작동되는 주형부 배출장치(도시안됨)를 작동시키는 배출모터(103)가 포함된 배출장치(170)로 전달하게 된다. 상기 배출모터(103)의 작동은 제어부(104)로부터 속도지시신호를 받는 제어장치(90)에의해 조절된다. 제어부(104)는 위치피드백장치(172)로부터 배출장치의 위치피드백신호를 받아 배출장치(도시안됨)의 위치를 제어한다. 서로다른 속도지시가 위치피드백장치(172)에의해 검지된 바와 같이 배출장치의 위치함수로서 제공된다. 성형완료된 부분이 주형으로부터 배출되고, 위치피드백장치(172)에 검지된 바와같이 배출장치의 위치함수로서 제어부(104)에의해 제공된 속도지시의 제어상태하에서, 상기 배출모터는 배출장치를 최초의 위치로 복귀시킨다.

완전히 개방된 주형의 클램프위치가 검지되면, 제어부(104)는 속도지시신호를 발생하여 상기 두 개의 성형부재를 접근시키는 반대방향으로 이동대(116)를 이동시킨다. 상기 제어부(104)는 이동대(116)의 위치에 따른 몇가지 속도지시사항을 발생시켜더 가속 및 감속작동을 제어하고 상기 두 개의 성형부재를 제어상태에서 접촉시킨다. 예를 들면 이동대(116)는 소정위치에 다다를 때까지 전체 사이클 시간을 감소시키기 위하여 빠른 속도로서 고정대(110)를 향해 이동된다.

그후에, 저속을 나타내는 속도지시사항이 제어장치(87)내에 발생되고 피드백 장치(132)에 의해 이동된 위치가 검지된다. 상기 제어부(104)는 낮은 수치의 토오크 지시신호로된 속도 지시사항을 발생시킨다. 정상작동상태하에서, 상기 성형부재는 피드백장치(132)에 검지된바와같이 완전히 밀접된 위치로 이동된다. 그러나, 상기 두 개의 성형부재사이에 간섭이 발생하면, 토오크 제한용 상기 제어부는 속도제어를 무시하고 모터로 가해지는 전류를 감소시켜 모터의 속도와 이동을 감소시키고, 따라서 상기 간섭에 의해 상기 성형부재에 손상이 가해지는 것을 방지하게 된다.

상기 성형부재가 완전히 닫힌 위치로 도달되었다고 가정하면, 상기 토오크 지시값은 증가되고, 속도지시가 주어져서 제5도에 도시된 바와같이 잠금위치로 상기 토글(Toggle)장치를 이동시킨다. 주형의 조임력(Clamping Force)은 피드백장치(132)에 의해 검지된 최종 토글장치의 위치에 의해 측정되고 제어된다.

이하에서 설명될 실시예가 사출성형기를 작동시킬수 있지만, 사출성형기의 성능을 향상시키기 위하여 몇가지 사항이 변경될 수도 있다.

무브러쉬 직류모터는 하나의 코일권선부로 부터 다른 코일권선부로 인가되는 전류의 불연속적인 정류작동의 결과로소 토오크 충격 또는 파동(Ripple)에 의해 생성되는 모터의 코깅현상(Cogging)과 같은 불리한점이 있다. 상기 모터의 코깅현상은 모터작동중에 토오크 파동 또는 충격에 의해 발생하며 저속에서 보다 현저히 발생되어 성형완료된 성형물의 특성에 변화를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 모터는 회전하지 않은 상태에서 토오크를 갖추고 있는 경우에는 진동하게 된다.

상기 진동현상은 제2도에 도시된 제어장치에 사용되는 증가된 속도 피드백 신호에 따라 발생되고 기계부속품에 마모를 초래한다. 모터의 코깅현상을 최소화하기 위하여, 압력, 처리과정을 나타내는 변수, 또는 기계의 작동력이 속도 루우프를 사용하여 제어 될 수 있다. 예를 들면, 사출모터의 코깅현상은 주기적으로 사출나사부와 액상의 합성수지물 사이에서 유사한 압력변화를 발생시킨다.

압력설정점 근방에서의 압력변화는 역으로 속도지시신호를 수정하여 압력이 증가될 때, 속도지시신호가 감소되고 역으로 증가될 수 있도록 사용된다. 상기 결과는 모터의 코깅작동으로 발생된 압력변화가 압력을 제어하기 위하여 서어보 모터의 속도 루우프(Velocity Loop)를 사용함으로써 감소될 수 있다. 제7도는 사출모터용 제어장치(88)에 대하여 토오크제어부가 사용되지 않고 입력라인(111)에 속도지시에의해 나타난 바와같은 속도제어만이 사용된다. 상기 압력피드백 신호는 제어루우프 처리장치(75)에 사용되어 상기제어부(104)내에서 압력루우프를 폐쇄시킨다.

상기 폐쇄된 루우프 처리장치(75)는 압력변환기(168)인 스트레인게이지로 부터온 압력 피드백 신호를 프로그램된 압력설정점과 한계점과 비교하여 압력한계점과 압력피드백신호 사이에서 대수적 차이를 나타내는 에러 신호를 발생시킨다. 상기 에러신호는 논리회로 처리장치(71)로부터 속도지시신호를 수정하도록 사용된다. 따라서 제어장치내에서 서어보모터의 속도루우프가 제어부(104)내에서 압력제어루우프에 의해 조절된다.

제로(0)속도 진동을 감소시키기 위하여, 모터피드백 장치의 분해능력이 증가된다.

상기 진동의 진폭은 제2도에 도시된 호올 효과 검지센서(42, 44)에 의해 발생된 속도 피드백신호의 분해능력 함수이다.

속도 피드백 신호는 위치 피드백 신호를 사출성형기에 장착된 선형 전위차계로부터 구별하여 얻어지게 된다. 만일, 선형 전위차계로부터 속도신호가 호올 효과 검지센서로 부터의 속도 피드백 신호의 분해능력보다 큰 분해능력을 갖춘다면, 상기 제로(0)속도 진동의 진폭은 제2도에 도시된 속도조절기(68)로 전달되는 피드백 신호로서 상기 호올 효과 검지센서(42)(44)로 부터 얻어지는 피드백 신호대신에 선형 전위차계로부터 얻어진 구분된 피드백 신호를 사용함으로서 감소될 수 있다. 이러한 이례(Example)가 제7도에 도시되어 있고, 여기에 위치피드백 장치(172)의 출력은 속도 변환기(115)에 대한 위치로 구분되고, 위치피드백신호의 위도함수가 모터(103)로부터온 속도 피드백신호 대신에 제어장치(90)로 전달된다.

다르게는, 호올 효과 검지센서(42, 44) 및 이와 연결된 자석회전자 마커(Magnetic Rotor Marker)(40)는 제6도에 도시된 바와같은 고분해 능력의 증분 엔코더(Encoder)(39)에 의해 대체가능하다. 고분해능력의 엔코더 사용함에 따른 효과는 진동의 진폭을 감소시키는 것이다. 그러나, 진동의 진폭이 감소되면, 진도의 주파수는 엔코더의 분해능력에 비례하여 증가하고 사출성형기 부품에 의해 완충되어 사라진다.

제5도 및 제7도에는, 사출사이클 도중에, 제어부(104)의 제어루프 처리장치(75)는 사출나사부(142)의 위치함수로서 속도지시신호를 발생시킨다. 또한, 제어루프처리장치(75)는 압력피드백신호로 나타난 실제압력과 프로그램된 압력 한계값을 비교한다. 실제압력이 압력한계값과 동일하거나 또는 적게 유지되는 한, 사출성형기는 속도제어 상태에 있게되고 제어장치(88)는 사출 나사부를 속도 지시신호와 동일한 속도로서 구동시킨다.

그러나, 실제압력이 압력한계값을 초과하면 제어루프 처리장치(75)는 속도지시신호가 압력에러신호의 크기와 비례하여 감소되는 압력제어모드로 절환된다. 제어루프처리장치는 속도지시신호의 크기를 계속하여 제어하고 따라서 실제압력이 압력한계값과 동일하거나 적게되고,

이 시점에서 제어장치(88)는 속도지시신호의 유일한 제어상태에 있게된다. 사출사이클은 사출나사부의 위치가 이동되어 사출성형기의 제어부가 충전사이클로 절환되는 위치에 도달될때까지도 상기 설명된 바와같이 속도 및 압력제어상태를 지속한다.

상기 설명된 바와같이, 충전사이클 도중에 제어부(104)는 예정된 일정시간 동안 하나 또는 그이상의 토오크 지시신호를 발생시킨다. 다른 실시예에서, 서어보모터 토오크용 제어부는 사용되지 않는다. 대신, 제어루우프처리장치(75)는 미리예정된 일정시간동안 속도 지시신호 및 하나또는 그 이상의 압력 설정신호를 발생시킨다. 상기 제어루우프처리장치는 사출사이클과 비례하여 작동한다. 상기 제어루우프 처리장치(75)는 실제압력이 압력설정값과 동일한 조건에서 프러그램된 속도지시를 발생시킨다. 그러나, 실제압력이 압력설정값으로부터 변화되면, 제어루우프 처리장치는 압력에러신호의 함수로서 속도지시신호를 수정한다.

충전사이클을 형성하는 미리예정된 일정시간후에 제어부(104)는 지지 사이클로 전환된다. 변경된 실시예는 지지사이클에도 적용된다. 토오크제어를 사용하는 대신에, 다른 실시예는 사출나사부의 압력함수로서 서어보모터의 속도제어부를 수정하여 지지사이클을 제어한다.

제4도 및 제5도에서 설명한 바와같이, 사출사이클은 사출나사부가 전단부에 액상의 합성수지물을 형성하도록 회전함을 요구한다. 동시에, 모터(56)에는 상시 사출나사부에 소정의 배압이 유지되도록 토오크 제한 지시와 함께 제로(0) 속도 신호가 전달된다.

다른 실시예에 있어서, 속도지시는 서어보 모터의 토오크 제어부가 사용되지 않는 경우에만 발생된다. 대신, 상기 설명된 바와같이, 압력제어 루우프는 제어부(104)내에서 폐쇄되어 만일, 사출나사부의 실제압력이 압력 설정값으로부터 변화되면 속도지시신호를 수정하도록 사용된다.

사출모터의 토오크제어부와는 반대로 사출나사부의 압력함수로서 사출서어보모터의 속도 루우프를 제어하는 변경된 실시예를 사용함으로서, 사출성형기의 모터코깅현상이 현저히 감소될 수 있다. 또한, 고분해능력의 모터 피드백장치를 사용함으로서, 제로(0) 속도진동에서의 진폭이 감소될 수 있다. 전체적인 효과는 압력파동을 감소시키고 무브러쉬 직류모터를 사용하여 사출성형기의 압력제어성능을 현저히 향상시키는 것이다.

무브러쉬 직류모터의 제어부는 또한, 브러쉬 방식의 직류모터에서 발견할 수 있는 작동능력, 즉, 정류각도(Commutation Angle)를 제어함으로서 속도-토오크 곡선의 형태를 변화시키는 능력을 갖추고 있다. 정류각도는 고정자의 코일권선부에 인가된 전압과 유도된 전자구동력(EMF)사이의 각도이다.

무브러쉬 직류모터에서, 전자구동력(EMF) 과 인가된 고정자의 전압의 여자(Excitation)가 독립적으로 변화되지 않고 회전자의 위치정보에 따라 직접적으로 생성된 다른 사실로 미루어 보아 동기한다.

따라서, 전자구동력(EMF)에 대한 관계는 정류전자공학에 의해 제어되는 매개변수(Parameter)이다.

제1b도에 도시된 바와같은 정상작동중에, 인가된차단전류신호(19)는 유도된 사다리꼴 EMF(17)와 일정한 그리고 고정된 관계를 유지하게 된다.

이러한 결과는 제3도에 도시된 속도-토오크 곡선(80)으로 나타나고 여기서 최대속도보다 큰 속도는 낮은 토오크 범위내에서 유용하지만, 높은 속도에서 유용한 최대토오크는 최대토오크 값아래로 감소된다.

차단전류신호의 적용을 넓혀보면, 속도-토오크특성은 제3도의 곡선(82)으로 도시된 바와같이 변화한다. 상기 특성은 무브러쉬 직류모터의 속도-토오크특성을 사출성형기의 작동방식에 적용함에 있어서 매우 유용한다.

예를들면, 닫혀지는 조임작동의 구동초기에서, 상기 처리과정은 최대모터 속도가 요구되는 동안 매우 낮은 토오크로 시작하고;

상기 사이클의 구동종료 시점에서 모터속도는 감소한다. 최대 모터속도는 클램프가 개발될 때 또한 요구된다.

이러한 상태로 곡선(82)에 의해 도시된 속도-토오크 특성은 이상적이다. 정상 작동중에 선형 속도-토오크 특성(80)에 의해 일반적으로 허용되는 속도보다 보다 높은 무부하속도를 허용한다.

상기 설명한 바와같이, 무브러쉬 직류모터에서, 주어진 속도에 대하여 최대 토오크를 얻기위해서는, 고정자의 전류와 회전자의 자석벡터(Magnetic Vector)사이의 이상적인 상각도(Phase Angle)가 90°로 가능한한 근접하게 유지된다.

모터의 정류작동을 수정함으로써 상 각도를 감소시키도록 보다 높은 속도가 생성가능하다. 제2도에는 정상작동 상태하에서, 속도의 증가가 요구되면, 펄스폭변조기(62)는 전압의 변조작동을 최대치로 증가시킨다. 최대치에 도달되면, 출력신호가 상각도 제어부(67)에 발생된다. 다음, 상 각도 제어부는 90°의 최적값으로부터 정류 상 각도를 감소시킨다. 따라서, 속도는 상각도의 코싸인(Cosine)경로를 따라 증가하고, 토오크는 감소한다. 결과적으로, 무브러쉬 직류 모터는 조임장치의 높은 횡방향 속도 요구사항을 근사하게 충족시키도록 구성되어 전체적인 사출성형기의 작동사이클 시간을 감소시키게 된다.

또한, 상 각도 증가 특성은 사출나사부의 구동에도 적용될 수 있다. 어던 물질이 매우낮은 점성을 갖추면 사출나사부와 모터에 낮은 토오크를 발생시킨다. 이러한 조건에 대하여 상각도의 증가는 사출나사부의 회전속도를 증가시키고 사출나사의 전단부로 액상의 물질로 소성화시키는데 요구되는 시간을 감소시킬수 있다.

상기 설명된 바와같이, 사출성형기에 적용되는 교류 서어보모터는 몇가지 불리한 점을 갖추고 잇다.

첫째로, 교류 서어보모터는 서어보 구동장치의 성능을 발생시키기 위해 설계되어야하고, 복잡한 기계장치와, 로버트(Roborts), 기타의 기계장치에 부착사용된다. 상기 서어보모터를 사용함에서는 정확한 위치설정이 요구되기 때문에 서어보 기계장치의 높은 성능이 요구된다. 즉 서어보모터의 설계는 관성에너지, 크기 및 동력을 최소화하도록 실행되어야 한다. 복잡한 제어장치와 희토류 자석의 비용을 교류서어보코너의 제작비를 현저히 상승시킨다. 또한 큰 부하가 걸리는 작동에서는 모터의 동력이 보다크게 요구되므로, 두 개 또는 그 이상의 모터가 서로 결합되어야만하고 따라서 비용을 상승시킨다. 그리고, 교류서어보모터의 결합은 기계장치와 제어장치에 별도의 문제점을 야기시켜 효율에 문제점을 발생시킨다.

무브러쉬 직류모터는 일반적인 동력시스템에 사용되고 여기서의 속도는 중요한 제어 매개변수이고 토오크는 상대적으로 일정하거나 예측가능하다. 이와같은 무브러쉬 직류모터는 콘베이어, 엘리베이터, 권선장치 등과같이 모터의 코깅현상이 큰문제가 되지않고 높은 정확도가 요구되지 않는 장치에 사용되고, 따라서 무브러쉬 직류모터는 높은 정확도와 빠른 서어보 반응을 요구하는 기계장치에는 사용되지 않고 있었다. 모터의 코깅현상과 서어보성능이 고려되는 기계장치의 설계에 있어서 일반적인 사고는 무브러쉬 직류모터 기술이 적절하지 않다고 생각하여 교류서어보 모터를 채택하는 것이었다. 그러나 무브러쉬 직류모터는 특히 사출성형기에서 모터의 코깅현상과 제로(0)속도의 진동문제가 극복되고 위치정확도가 종래기술의 유압작동방식보다 현저히 향상된 성능을 제공하기에 충분하도록 제작되며 염가로 제작된다면 적합하게 된다.

또한, 유압작동모터 이상의 교류서어보 모터 장점이 무브러쉬 직류모터를 사용하여 염가로 얻어지게 된다.

제5도에는, 무브러쉬 직류모터가(124)가 조임모터에 사용되었다. 사출성형기의 크기가 보다 큰 부재를 생산하도록 큰크기 즉, 500톤 또는 그이상의 조임력(Clamping Force)을 생성하도록 크게되면, 두 개 또는 그 이상의 교류 서어보모터가 원하는 성형조임력을 얻도록 결합되어야 한다.

무브러쉬 직류모터로서는, 하나의 모터가 사용되어 사출성형기가 500톤 이상의 조임력을 발생시키도록 상기 조임장치를 충분히 작동시킬수 있다.

이와유사하게, 교류서어보모터가 사출장치의 모터(156)와 배출모터(148)에 사용가능하다. 다시 언급하면, 무브러쉬 직류모터는 단지 속도제어만으로 조절가능하고, 큰 크기의 사출성형기에 대해서도, 단지 하나의 모터만이 교류 서어보 모터를 다수개 사용하는 것과는 반대로 사용될 수 있다.

상 각도 증가를 제어함과 동시에 무브러쉬 직류모터는 사이클 시간과 배출작동시간을 개선시키도록 사용 가능하다.

무브러쉬 직류모터를 사출성형기의 서어보시스템에 적용시키는 기술은 교류서어보모터가 특정 기계장치로부터 만족할 만한 성능을 얻을 수 있도록 사용되어야 한다고 믿는 기술자들에 의해서 도외시되어 왔었던 것이다.

Claims (17)

1. 사출물을 형성하는 크기를 갖춘 성형공간으로 액상의 재료를 압입하여 사출물을 제조하도록(a)2개의 성형부재(118, 120)가 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 이동가능하고, 폐쇄위치에서 밀폐된 성형공간(122)을 형성하도록 구성된 다수개의 부재를 포함하는 조임장치(100); (b)액상의 재료를 성형공간(122)으로 압입하도록, 상기 성형공간(122)과 연통하고 밀폐딘 단부를 갖춘 관형몸통(140)내에서 회전가능하면서 이동가능토록 설치된 사출 나사부(42)를 포함하는 사출장치(102); (c) 상기 조임장치(100)가 성형부재(118, 120)를 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 이동시키고 상기 액상의 재료를 성형공간(122)으로 압입하는 동안 성형부재(118, 120)를 폐쇄위치로 유지시키도록 작동하는 제1구동부; (d) 상기 사출장치(102)가 사출나사부(142)를 회전시키고 그 일측단에서 액상의 재료를 공급하도록 작동하는 제2구동부; (e) 상기 사출장치(102)가 관형몸통(140)내에서 상기 사출나사부(142)를 폐쇄된 일측단으로 이동시켜 성형공간(122)으로 액상의 재료를 압입하도록 작동하는 제3구동부; 를 구비한 사출 성형기에 있어서, (f) 상기 제1구동부, 제2구동부 및 제3구동부중의 어느 하나가 무브러쉬 직류모터로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형기
2. 제1항에 있어서, 상기 제1구동부가 성형부재(118, 120)를 각각 서로에 대하여 이동시키도록 작동하는 무브러쉬 직류모터(124)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2구동부가 관형몸통(140)내에서 나사부(142)를 회전시키도록 작동하는 무브러쉬 직류모터(148)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기
4. 제1항에 있어서, 상기 제3구동부가 관형몸통(140)내에서 나사부(142)를 이동시키도록 작동하는 무브러쉬 직류모터(156)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 및 제3 구동부 각각이, 관형몸통(140)내에서 나사부(142)를 회전시키고 이동시키도록 작동하는 무브러쉬 직류모터(148)(156)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
6. 제1항에 있어서, (a) 제1구동부가 상기 성형부재(118, 120)를 서로에 대하여 이동시키도록 작동하는 무브러쉬 직류모터(124)를 포함하고; (b) 제2구동부가 상기 관형몸통(140)내에서 나사부(142)를 회전시키도록 작동하는 무브러쉬 직류모터(148)를 포함하며; (c)제3구동부가 상기 관형몸통(140)내에서 나사부(142)를 이동시키도록 작동하는 무브러쉬 직류모토(156)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
7. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 구동부가 각각,(a) 댜수개의 박막형 세라믹 영구자석(30, 32)으로 구성된 회전자(28), 다수개의 3상을 갖춘 코일 권선부(22, 24, 26)로 이루어진 고정자 및, 고정자에 부착되어 회전자(28)의 각 위치(Angular Postition)를 검지하는 다수개의 회전자 위치 검출센서(34, 36, 38)를 갖춘 무브러쉬 직류모터(20); (b) 무브러쉬 직류모터(20)에 부착되어 모터의 작동을 제어하고, (1) 양(+)과 음(-)의 직류신호를 제공하는 정류기(50) (2) 고정자에 부착되고, 상기 직류신호를 제공하는 수단이 선택적으로 3상의 코일권선부(22, 24, 26)에 양(+)과 음(-)의 직류신호를 연결하는 인버터(56) (3) 상기 인버터(56)에 부착되고, 회전자위치 검출센서(34, 36, 38)에 반응하여 선택적으로 양(+)과 음(-)의 직류신호를 미리 예정된 상관계로 3상의 코일권선부(22, 24, 26)두 개에 교차로 인가하여, 상기 다수개의 3상 코일권선부(22, 24, 26)각각이 정류효과를 발생시켜 회전자(28)의 회전작동을 발생시키는 제어회로를 갖춘 모터 제어장치를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
8. 사출물을 형성하는 크기를 갖춘 성형공간으로 액상의 재료를 압입하여 사출물을 제조하도록, (a) 2개의 성형부재(118, 120)가 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 이동가능하고, 폐쇄위치에서 밀폐된 성형공간(122)을 형성하도록 된 다수개의 부재를 포함하는 조이방치(100); (b) 액상의 재료를 성형공간(122)으로 압입하도록, 상기 성형공간(122)과 연통하고 밀폐된 단부를 갖춘 관형몸통(140)내에서 회전가능하고 이동가능토록 설치된 나사부(142)를 포함하는 사출장치(102)를 구비한 사출성형기에 있어서, (c) 상기 사출장치(120)에 부착되어 액상의 재료를 공급하도록 나사부(142)를 회전시키는 제1무브러쉬 직류모터(148); (d) 상기 사출장치(102)에 부착되어 관형몸통(140)내에서 나사부(142)가 이동하도록 작동시키는 제2무브러쉬 직류모터(156); (e) 상기 제1 및 제2 무브러쉬 직류모터(148)(156)와 기계적으로 연결되어 각각 제1 및 제2 무브러쉬 직류모터(148, 156)의 속도를 나타내는 제1 및 제2 속도 피드백 신호를 발생시키는 제1 및 제2 속도 피드백장치; (f) 상기 속도피드백 장치에 반응하고, 각각 제1 및 제2 무브러쉬 직류모터(148, 156)와 연결되어 상기 제1 및 제2 무브러쉬 직류모터(148, 156)를 작동시키며, 상기 속도피드백 신호에 따라 반응하는 모터속도와 각각의 속도지시신호를 제어하는 속도조절기(68)를 포함하는 제1 및 제2 모터제어장치(88, 89); (g) 상기 제1 및 제2 모터 제어장치(88, 89)에 연결되어 제1 및 제2 속도지시신호를 발생시키는 사출성형기 제어부(104); (h) 상기 사출장치(102)와 연결되고, 상기 사출성형기 제어부(104)와 연결되며 나사부(142)와 액상의 재료에 가해지는 압력을 나타내는 압력피드백 신호를 발생시키는 압력발생기(168)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기
9. 제8항에 있어서, 상기 사출성형기 제어부(104)는 (a) 제1모터 제어장치(89)가 제1모터(148)와 나사부(142)를 회전시켜 나사부(142)의 일측 선단에서 액상의 재료를 공급하도록, 상기 제1모터 제어장치(89)를 지시하는 제1 속도신호를 발생시키는 논리처리장치(71); (b) 제2모터제어장치(88)에 제로(0) 속도크기를 나타내는 제2 속도신호를 발생시켜 제2 무브러쉬 직류모터(156)가 상기 나사부(142)를 현재 위치에 정지시키도록 작동시키는 제어루프처리장치(75) 및 입출력장치(77); (c) 상기 나사부재와 액상의 재료 사이에서 소정의 압력을 나타내도록 압력 한계신호를 발생시키는 프로그램 및 데이터 저장장치(73); (d) 상기 압력한계 신호와 압력피드백 신호에 따라서 상기 압력피드백 신호와 상기 압력한계 신호를 비교하는 가산기(65); (e) 상기 압력 피드백 신호가 압력한계 신호를 초과함에 따라서 제2무브러쉬 직류모터(156)가 압력피드백 신호를 감소시키는 방향으로 이동하도록 제2속도신호의 크기를 수정하는 신호 수정기(51)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
10. 제8항에 있어서, 상기 사출성형기 제어부(104)는, (a) 제2 무브러쉬 직류모터(156)가 나사부(142)에 이동작동을 발생시켜 액상의 재료를 성형공간(122)으로 압입하도록 제2 모터 제어장치(88)로 소정의 속도 크기를 나타내는 제2 속도신호를 발생시키는 논리 처리장치(71); (b) 액상의 재료를 상기 성형공간(122)으로 압입시킴에 의해서 나사부(142)에 가해지는 소정의 압력을 나타내는 압력한계 신호를 발생시키는 프로그램 및 데이터 저장장치(73); (c) 압력한계 신호와 압력피드백 신호에 따라서 상기 압력한계 신호와 압력 피드백 신호를 비교하는 가산기(65); (d) 상기 압력피드백 신호가 압력한계 신호보다 적다는 신호에 따라 제2 속도신호를 일정크기로 유지하는 제어루프 처리장치(75) 및 입출력장치(77); (e) 상기 입력피드백 신호가 압력한계 신호를 초과함에 따라서 제2 모터 제어장치(88)에 제2 속도신호의 크기를 감소시키는 신호수정기(51)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기
11. 제8항에 있어서, 상기 속도피드백 장치가 제2 무브러쉬 직류모터(156)와 연결된 고분해능력의 증분 피드백 장치를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
12. 제11항에 있어서, 상기 고분해능력의 증분 피드백 장치가 1회전당 4000 펄스(Pulses)이상의 분해능력을 갖춘 제2 속도 피드백 신호를 발생시킴을 특징으로 하는 사출성형기.
13. 제8항에 있어서, 상기 속도 피드백 장치가 사출장치(102)에 연결된 피드백 장치를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기
14. 제13항에 있어서, 상기 사출장치(102)에 연결된 피드백 장치가 (a) 나사부(142)의 위치를 나타내는 위치피드백 신호를 발생시키는 선형 전위차계(Potentiometer) (b) 나사부(142)의 이동속도를 나타내는 제2 속도 신호를 발생시키도록 위치 피드백 신호를 구별하는 장치를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
15. 사출물을 형성하는 크기를 갖춘 성형공간으로 액상의 재료를 압입하여 사출물을 제조하도록, (a) 2개의 성형부재(118, 120)가 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 이동가능하고, 폐쇄위치에서 밀폐된 성형공간(120)을 형성하도록 구성된 다수개의 부재를 포함하는 조임장치(100); (b) 액상의 재료를 성형공간(122)으로 압입하도록, 상기 성형공간(122)과 연통하고 밀폐된 단부를 갖춘 관형몸통(140)내에서 회전가능하고 이동가능토록 설치된 나사부(142)를 포함하는 사출장치(102); (c) 상기 조임장치(100)가 성형부재(118, 120)를 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 이동시키고, 상기 액상의 재료를 성형공간(122)으로 압입하는 동안 성형부재(118, 120)를 폐쇄위치로 유지시키도록 작동하는 제1 구동부; (d) 상기 사출장치(102)가 나사부(142)를 회전시키고, 상기 나사부(142)의 일측단에서 액상의 재료를 공급하도록 작동하는 제2 구동부; (e) 상기 사출장치(102)가 관형몸통(140)내에서 상기 나사부(142)를 폐쇄된 일측단으로 이동시켜 성형공간(122)으로 액상의 재료를 압입하도록 작동하는 제3구동부; 를 구비한 사출성형기에 있어서, (f) 상기 제1구동부, 제2구동부 및 제3구동부 중의 하나가 무브러쉬 직류모터를 포함하고, 상기 무브러쉬 직류모터는 다수개의 영구자석(30, 32)을 포함하여 다수의 자기벡터(Magnetic Vector)를 발생시키는 회전자(28), 3상의 코일권선부(22, 24, 26)가 다수개 갖춰진 고정자 및, 상기 고정자에 부착되어 상기 회전자(28)의 각 위치를 검지하는 다수개의 회전자 위치 검출 센서(34, 36, 38)를 갖추며, 최대속도에서 최대 토오크를 발생시키는 한편; (g) 모터 속도를 나타내는 속도 피드백 신호를 발생시키도록 상기 무브러쉬 직류모터(124, 148, 156)와 기계식으로 연결된 속도 피드백 장치; (h) 소정의 속도를 나타내는 속도 지시신호를 발생시키도록 된 사출성형기 제어부(104); (i) 속도 피드백 신호와 속도 지시신호에 따라 반응하고, 상기 무브러쉬 직류모터(124, 148, 156)와 연결되어 상기 무브러쉬 직류모터의 작동을 제어하며, (1) 양()과 음(-)의 직류신호를 제공하는 정류기(50) (2)고정자와 상기 직류신호를 제공하는 정류기(50)사이에 연결되어 선택적으로 3상의 코일 권선부 각각에 양(+) 및 음(-)의 직류신호를 연결하는 인버터(56), (3) 상기 인버터(56)에 연결되고, 상기 속도 지시신호와 회전자 위치 검출센서(34, 36, 38)에 따라서 상기 인버터(56)가 회전자(28)의 자기벡터와 소정의 상관계로 상기 3상의 코일 권선부(22, 24, 26)로 직류차단 작동을 선택적으로 인가하여 소정의 속도에서 최대 회전자 토오크를 얻도록 작동시키는 제어회로를 갖춘 모터제어장치(87, 88, 89);를 포함하는 사출성형기
16. 제15항에 있어서, (a) 상기 사출성형기 제어부(104)가 최대로 등급 지워진 속도를 초과하는 속도를 표시하도록 제2 속도신호를 발생시키고, (b)상기 모터 제어장치(87, 88, 89)가 등급지원진 최대속도로 구동되는 모터에 따라서 상기 차단전류와 회전자(28)의 자기 벡터 사이의 상관계를 변화시켜 상기 등급지워진 최대속도 이상으로 모터의 속도를 증가시키도록 된 상 각도 제어부(67)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.
17. 하나의 조임장치(100)와 성형공간(122)과 연통하고, 밀폐된 일측단을 갖춘 관형몸통(140) 내에서 회전가능하면서 이동되는 하난의 나사부(142)를 포함하는 다수개의 부재를 갖추고, 사출물을 형성하는 크기의 성형공간(122)으로 액상의 재료를 압입하여 사출물을 생산하는 사출성형기에 있어서, (a) 상기 부재에 구동력을 전달하는 하나의 무브러쉬 직류모터; (b) 상기 무브러쉬 직류모터와 연결되어 속도 지시신호에 따라 모터의 속도를 제어하는 모터 제어부; (c) 상기 무브러쉬 직류모터의 작동에 따라 영향을 받는 비-속도 변수(Non-Velocity Variable)를 나타내는 피드백 신호를 발생시키는 피드백 장치; (d) 상기 모터제어장치에 연결되고, (1) 소정의 모터속도를 나타내는 속도지시신호를 발생시키는 제어루프 처리장치(75) 및, 입출력장치(77),(2) 상기 비-속도 변수의 소정치를 나타내는 설정점 신호를 발생시키는 기억장치(53), 논리 처리장치(71) 및 데이터 저장장치(73). (3) 상기 설정점신호와 피드백 신호를 비교하는 가산기(65). (4) 상기 설정점 신호와 피드백 신호와의 차이함수로서 속도 지시신호를 수정하여 상기 비-속도 변수의 수치가 모터속도를 수정함으로써 제어되도록 하는 신호 수정기(51)를 갖춘 사출성형기 제어부(104)를 포함함을 특징으로 하는 사출성형기.